Schéma illustrant l’aspect et le fonctionnement de la nouvelle calotte de suivi du sommeil.

Tout le monde sait que le sommeil est important, mais il y a encore beaucoup de choses que nous ne comprenons pas sur ce qu’il fait réellement au cerveau – et sur la façon dont ses avantages pourraient être renforcés. L’armée américaine a accordé une subvention à des chercheurs de l’université Rice et d’autres institutions pour développer une calotte portable capable de surveiller et d’ajuster le flux de liquide dans le cerveau pendant le sommeil.

La plupart d’entre nous connaissent le brouillard cérébral qui accompagne un manque de sommeil, mais les processus exacts qui s’y déroulent restent mystérieux. En 2012, les scientifiques ont fait une énorme percée dans ce domaine en découvrant le système glymphatique, qui nettoie les déchets toxiques du cerveau pendant le sommeil profond en le rinçant avec du liquide céphalo-rachidien. Les perturbations du sommeil – et donc du système glymphatique – sont de plus en plus associées à des troubles neurologiques tels que la maladie d’Alzheimer.

L’étude du système glymphatique pourrait fournir de nouvelles informations sur les troubles du sommeil et la manière de les traiter, mais elle nécessite actuellement de gros appareils IRM encombrants. L’armée américaine finance donc des chercheurs de l’université Rice, de l’université méthodiste de Houston et du Baylor College of Medicine pour mettre au point une calotte portable.

« Étant donné qu’une IRM ne peut pas être transportée facilement, le ministère de la défense nous a demandé si nous pouvions concevoir une petite calotte portable capable de mesurer et de moduler la santé cérébrale des combattants pendant leur sommeil afin d’améliorer leurs performances », explique Paul Cherukuri, directeur exécutif de l’Institut des biosciences et de la bioingénierie (IBB) de Rice. « Pour mettre au point ce prototype, nous devrons commencer par utiliser des dispositifs disponibles sur le marché et en tirer des enseignements, tout en développant notre propre technologie de capteurs et nos propres algorithmes au Rice. »

Le système consisterait en un matériel portable qui acquiert des signaux du cerveau à l’aide d’une série de méthodes, lesquels seraient traités à l’aide des algorithmes nouvellement conçus. Des dispositifs de neuromodulation pourraient ensuite stimuler la circulation des fluides dans le cerveau.

Les signaux seraient recueillis à l’aide d’un ensemble de capteurs situés sur la calotte crânienne. L’électroencéphalographie (EEG) mesure l’activité électrique du cerveau, tandis que la rhéoencéphalographie (REG) mesure le flux sanguin. D’autres capteurs mesurent la circulation des fluides à l’aide d’impulsions ultrasonores – la sonographie orbitale (OSG) envoie ces impulsions à travers l’orbite de l’œil, tandis que l’échographie doppler transcrânienne (TCD) les envoie à travers le crâne. Le flux de liquide peut ensuite être contrôlé à l’aide de la stimulation électrique transcrânienne (TES) et des impulsions ultrasonores focalisées de faible intensité (LIFUP).

Selon l’équipe, la mise au point d’une technologie portable permettant de mesurer et de contrôler la circulation des fluides dans le cerveau serait utile non seulement aux soldats, mais aussi aux patients, car elle améliorerait notre compréhension de ce qui se passe pendant le sommeil et pourrait déboucher sur de nouveaux traitements des troubles du sommeil et des troubles neurologiques.

« Alors que les humains passent près d’un tiers de leur vie à dormir, aucune théorie unificatrice sur le rôle du sommeil et son impact sur la survie et le fonctionnement de l’être humain n’a encore été identifiée », explique Fidaa Shaib, professeur à Baylor qui supervisera les tests d’évaluation du sommeil. « Les technologies qui facilitent l’élimination des déchets et empêchent leur dépôt dans le cerveau sont pertinentes pour les patients souffrant de troubles du sommeil, en particulier ceux qui sont exposés à des maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer. »

La subvention s’élève à 2,8 millions de dollars pour la première année de ce qui pourrait devenir un projet pluriannuel. L’équipe espère présenter les premiers résultats préliminaires d’ici un an.

https://news.rice.edu/2021/09/29/us-army-backs-sleeping-cap-to-help-brains-take-out-the-trash/